科学家打造出全球首个肉眼可见“时间晶体”

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科罗拉多大学博尔德分校的物理学家近日利用液晶材料（显示面板同款），成功构建出了全球首个肉眼可见的“时间晶体”。

▲ 随时间运动的时间晶体

IT之家查询获悉，相关研究结果已于 9 月 4 日发表在《自然・材料》上，论文第一作者为华人、科罗拉多大学物理系博士生赵汉卿（Hanqing Zhao）。

时间晶体是一种特殊的物质相态，其概念源于 2012 年诺贝尔奖得主弗兰克・维尔切克（Frank Wilczek）的理论设想。

相对于传统晶体（如钻石）的稳定，时间晶体内部的原子或粒子处于持续运动中，其状态会随时间维度呈现周期性变化。此前科学界已有多次时间晶体的实验实现，但此次工作是首次能够通过显微镜直接观察，甚至在特定条件下可以用肉眼看到。

在实验中，研究人员将棒状液晶分子置于涂有染料分子的玻璃片之间。在特定光线照射下，这些液晶分子自发形成随时间重复的螺旋运动，产生大量新的“扭结”结构。这些扭结不仅能长时间维持运动，还会彼此作用，从而形成类似舞蹈般不断循环的复杂动态图案。

据介绍，其技术突破体现在环境适应性：研究人员升降样本温度时，液晶运动模式仍保持稳定。项目负责人、物理学教授伊万・斯马柳赫（Ivan Smalyukh）形容道：“一切从无到有。你只需要照射光线，整个时间晶体的世界便随之出现。”

研究团队指出，这类时间晶体或具有实际应用价值，例如作为防伪手段被嵌入纸币，成为独特的“时间水印”；通过堆叠多种时间晶体，还可能创造出更复杂的时间“条形码”，用于大规模数字数据存储。斯马柳赫表示：“我们不想现在就限定应用方向。我认为这一技术有机会被推进到各种不同的领域。”